Устройство для дифференциальной защиты силового трансформатора

Патент 907668

Авторы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советски к

Социалистические республик (щ90?668 (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 11.0480 (21) 2910008/24- 07 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 230282. Бюллетень № 7

Дата опубликования описания 230282 (51)М. Кл. н ог н у/04

Н 02 Н 3/28 Ьаударетаеллый комитет

СССР

IIo делам изобретений

II 0TNpbl7llll (53) УДКбг1. 316. .925(088.8) (72) Авторы * изобретения

А.С.Засыпкин и В.А.Аллилуев

Новочеркасский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. Серго Орджоникидзе (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ

ЗАЩИТЫ СИЛОВОГО ТРАНСФОРМАТОРА

Изобретение относится к релейной защите электрических систем и может быть использовано для дифференциальной защиты силовых трансформаторов и автотрансформаторов.

Известно устройство дифференциальной защиты трансформаторов (Л-1), в котором для отстройки от броска намагничивающего тока использован время-импульсный способ отстройки с торможением от 2-й гармоники дифференциального тока (1 1.

Недостатком данного устройства является его сложность и относительно большое время срабатывания (более 0,03 с).

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для дифференциальной защиты трансформатора (Л - 2), содержащее промежуточные трансформаторы тока и реагирующий орган с присоединенным к нему полупроводниковым устройством, состоящим из детектора формы тока (схема расщепле- з ния, выпрямительный мост, сглаживающий фильтр, схема сравнения, расширитель импульсов) и полупроводникового ключа СИ.

Однако это устройство по принципу действия не может иметь время срабатывания, меньше одного периода промышленной частоты, т.е. 20 мс, так как индентификация броска намагничивающего тока детектором формы тока происходит в конце первого периода после появления паузы в производной тока. Требуемая задержка обеспечивается временем срабатывания реагирующего органа, превышающим

20 мс.

Цель изобретения вЂ” повышение быстродействия устройства до нескольких мс.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для дифференциальной защиты силового трансформатора, содержащее два промежуточных трансформатора тока, первичные об907668 4 мотки которых предназначены для подключения к соединенным по дифференциальной схеме вторичным обмоткам трансформаторов тока силового трансформатора, а вторичная обмотка второго промежуточного трансформатора тока подключена к детектору формы тока, соединенные по .педовательно полупроводниковый ключ и реагирующий орган, дополнительно введены промежу-10 точный трансформатор напряжения, два преобразовательных блока, пороговый орган, дифференцирующий блок, элементы Запрет и ИЛИ, расширитель импульсов, причем вторичная обмотка первого промежуточного трансформатора тока подключена через первый преобразовательный блок к пороговому органу, выход которого подключен к первому входу полупроводникового го ключа, первичная обмотка промежуточного трансформатора напряжения предназначена для подключения к измерителю напряжения, установленного на стороне силового трансформатора, вторичная обмотка промежуточного трансформатора напряжения через второй преобразовательный блок и диффе ренцирующий блок подключена к прямому входу элемента Запрет, инверсный вход которого соединен с выходом первого преобразовательного блока, выход элемента Запрет через расширитель импульсов подключен к одному из входов элемента ИЛИ, к другому входу которого подключен выход детектора формы тока, а выход элемента

ИЛИ подключен к второму входу полупроводникового ключа.

На фиг. 1 приведена структурная

-схема устройства для дифференциальной

-40 защиты трансформатора, на фиг. 2вЂ” временные диаграммы работы устройства, на которых показаны напряжения на выходе соответствующего блока, напряжение на трансформаторе (от) и дифференциальный ток устройства (ip>y): а) при броске намагничивающего тока, б) при внутреннем коротком замыкании.

Устройство содержит первый промежуточный трансформатор 1 тока, выход которого через первый преобразовательный блок 2, пороговый орган и полупроводниковый ключ 4 подключен к быстродействующему реагирующему органу 5 с временем срабатывания

1-2 мс, К управляющему входу полупроводниково о ключа 4 подключен элемент ИЛИ 6, к первому входу которого подключен через детектор 7 формы тока второй промежуточный трансформатор

8 тока, а ко второму входу - промежуточный трансформатор 9 напряжения через последовательно соединенные второй преобразовательный блок 10, дифференцирующий блок 11, элемент

Запрет 12 и расширитель импульсов 13

Кроме того, выход преобразовательного блока 2 подключен к инверсному входу элемента Запрет. Входы промежуточных трансформаторов 1 и 8 тока включены в дифференциальную цепь защиты, вход промежуточного трансформатора

9 напряжения подключен к устройству измерения напряжения на трансформаторе.

Первый преобразовательный блок 2 служит для преобразования переменного тока на выходе промежуточного трансформатора тока в выпрямленное напряжение, коррекции и фильтрации его в нормальных и аварийных режимах.

В состав преобразовательного блока

2 входят двухполупериодный выпрямитель и корректирующий фильтр с нагрузкой.

Второй п реобразовательный блок

10 служит для преобразования переменного напряжения на выходе промежуточного трансформатора напряжения в выпрямленное напряжение и фильтрации (сглаживания) сигнала в нормальных и аварийных режимах. В состав преобразовательного блока 10 входят двухполупериодный выпрямитель и сглаживающий фильтр.

Дифференцирующий блок 11 служит для формирования сигнала, пропорционального положительной производной входного напряжения. В состав дифференцирующего звена 11 могут входить, в частности дифференцирующая R-С цепочка и диод. В установившихся режимах и при снижении напряжения на защищаемом трансформаторе выходное напряжение звена 11 равно нулю, при увеличении напряжения - на выходе звена 11 возникает импульс напряжения.

Идентификация броска намагничивающего тока осуществляется в предлагаемом устройстве по выявлению интервала времени, превышающего

3 .мс, между моментом подачи напряжения на трансформэтбр и моментом появления тока. В течение этого интер07668

15 го

5 9 вала времени происходит насыщение трансформатора, и ток намагничивания близок к нулю. В дальнейшем трансформатор насыщается и возникает бросок намагничивающего тока. При внутреннем коротком замыкании в трансформаторе ток появляется одновременно с подачей напряжения. По этому признаку можно е течение нескольких мс после подачи напряжения на трансформатор осуществить идентификацию броска намагничивающего тока и тока внутреннего короткого замыкания и таким образом повысить быстродействие устройства до нескольких мс.

При включении трансформатора на холостой ход сигнал от промежуточного трансформатора 9 напряжения через второй преобразовательный блок

10 и дифференцирующий блок 11 поступает на прямой вход элемента Запрет

12 (U 1. Сигнал от первого промежуИ точного трансформатора 1 тока при броске намагничивающего тока поступит через первый преобразовательный блок 2 на инверсный вход элемента Запрет 12 (Ll2) только через 3-5 мс.

Это время определяет длительность импульса напряжения на выходе эле-. мента 12 (Ц 1. Расширитель 13 импульса уеелйчиеает длительность импульса до 20-25 мс. Напряжение У,13 через элемент ИЛИ 6 (Ug) поступает на упраеляющ:.:: вход полупроводникового ключа 4. Последний срабатывает и разрывает связь между пороговым органом 3 и реагирующим органом 5, чем предотвращает его срабатывание в течение первого периода, В следующие периоды напряжение на выходе расширителя 13 импульсов (И1 становится равным нулю, но срабатывание реагирующего органа не происходит, благодаря действию детектора формы тока 7, формирующего напряжение U7 на первом входе элемента ИЛИ 6, который продолжает удерживать полупроводниковый ключ 4 е сработавшем состоянии до затухания броска намагничиеающего тока.

При включении трансформатора с внутренним коротким замыканием дифференциальный ток „фпоявляется одновременно с напряжением Бт, поэтому напряжение на прямом и инверсном входах элемента Запрет 12 вЂ” U< и U появляются практически одновременно, и импульс напряжения на входе и выходе расширителя 13 импульсов не возникает. Полупроводниковый ключ 4 не действует, и реагирующий орган 5 срабатывает через несколько мс после включения Щ) . Насыщение трансформатора тока дифференциальной защиты не влияет на работу устройства при внутреннем коротком замыкании, так как срабатывание реагирующего органа происходит до насыщения (фиг.2,б).

Технико-экономический эффект от применения изобретения обусловлен уменьшением объема разрушения трансформатора при коротком замыкании и повышением динамической устойчивости энергосистемы вследствие снижения времени существования короткого замыкания.

Предлагаемое устройство может найти широкое применение для защиты мощных силовых трансформаторов и автотрансформаторов.

Формула изр,ретения

Устройство для дифференциальной защиты силового трансформатора, содержащее два промежуточных трансформатора тока, первичные обмотки которых предназначены для подключения к соединенным по дифференциальной схеме вторичным обмоткам трансформаторов тока силового трансформатора, а вторичная обмотка второго промежуточного трансформатора тока подключена к детектору формы тока, соединенные последовательно полупроводниковый ключ и реагирующий орган, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в устройство дополнительно введены промежуточный трансформатор напряжения, два преобразовательных блока, пороговый орган, дифференцирующий блок, элементы Запрет и ИЛИ, расширитель импульсов, причем вторичная обмотка первого промежуточного трансформатора тока подключена через первый преобразовательный блок к пороговому органу, выход которого подключен к первому входу полупроводникового ключа, первичная обмотка промежуточного трансформатора напряжения предназначена для подключения к измерителю напряжения, установленного на стороне силового трансформатора, вторичная обмотка промежуточного трансформатора напряжения через второй преобразовательный блок и диф.

907668 ференцирующий блок, подключена к прямому входу элемента Запрет, инверсный вход. которого соединен с выходом первого преобразовательного блока, выход элемента Запрет через расширитель импульсов подключен к одному из входов элемента ИЛИ, к другому входу которого подключен выход детектора формы тока, а выход

8 элемента ИЛИ подключен к второму входу полупроводникового ключа.

Источники информации, принятые ыо внимание при экспертизе

t Авторское свидетельство СССР

1266909, кл. M 02 M 7/04, 1972;

2. Авторское свидетельство СССР по заявке У 2572400/24-07, кл Н 02 Н 7/04 1975

907668

Составитель A.Áoíäàðåíêo

Редактор Л.Гратилло Техред М.Тепер Корректор Л. Бокшан

Заказ 608/64 Тираж 670 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д М5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4